神经递质与焦虑动物模型
【摘要】 本文对焦虑相关神经递质(氨基酸类,单胺类,神经肽类)研究以及焦虑动物模型(如高架十字迷路,明暗箱,冲突模型等)研究进行综述,为进行抗焦虑药物及机制研究提供参考。
【关键词】 焦虑;神经递质;模型,动物
常用的焦虑动物模型分为两类,一类基于自发反应,如探究性试验(明暗箱等) ,反应了不可控应激导致的焦虑状态(抑郁性焦虑) ,而另一类模型基于条件反射(如饮水冲突实验等)则反应了可控应激所致焦虑。本文将对与焦虑相关的神经递质以及动物模型研究进行综述。
1 氨基酸类
111 r2氨基丁酸( GABA)GABA是哺乳动物中枢神经系统中广泛分布的一种抑制性神经递质。其中GABAA受体在焦虑发生中起重要作用。目前研究发现GABAA 受体可能是通过6个不同的结合位点发挥作用,其中BDZ类药物如BDZ受体激动剂安定已成为经典的抗焦虑药物,而巴比妥类受体,印防己毒素类等也此类报道。目前广泛使用的经典动物模型(如EPM等)多是根据对BDZ类药物敏感性建立,因而为BDZ类药物的筛选提供了良好的平台。EPM基于动物对新奇环境的探究特性与对高悬敞开臂的恐惧所形成矛盾冲突,常以进入开臂的次数(OE) %和在开臂滞留时间(OT) %作为衡量焦虑的指标,而进入闭臂的次数(CE)则用于自主活动的检测。Dalvi等发现小鼠EPM中,安定可显著增加OE ,OT ,且在EPM时间分布呈明显改变(对照组为闭臂>中间区>开臂,给予安定后为闭臂>中间区=开臂) ,表现显著的抗焦虑作用,同时安定还影响了EPM中一些冒险评价行为,如减少直立次数,直立时间,背部伸平前趋行为(flat2back approach behavior) ,理毛行为等。由于BDZ受体特异性拮抗剂氟马西尼只能阻断安定对探究性直立行为的作用,提示不同的机制影响了小鼠直立行为与EPM中的其他探究行为。与EPM相似,动物对中央区的探究特性与与趋触性形成了开场试验(OFT)中动物的冲突状态,Choleris 等研究则显示安定在OFT中的作用具有位置依赖性,安定在趋触性区域(如墙角区域)可显著的减少小鼠伸直向前探姿势(stretched attend postures , SAP) ,折返,扶壁探究,走,坐,理毛等行为,而在其他区域则增加这些行为。GABAA受体拮抗剂印防己毒素在OFT中可剂量依赖性减少大鼠中央区的活动(运动距离) ,中央区进入次数,在中央区时间,表现出明显的焦虑状态,但Sienkiewicz等同时进行的受体结合分析结果显示这些行为的改变与GABAA受体表达并没有直接联系。建立于条件反射基础上的Vogel冲突模型(VCT)利用动物烦渴心理和饮水刺激产生的恐惧形成了动物的矛盾行为。在此模型上,安定可显著的增加惩罚期的舔水次数(LN) ,具有剂量依赖性的抗冲突作用。
112 谷氨酸
与GABA相反,谷氨酸作为一种主要的兴奋性神经递质广泛分布于全脑,与多巴胺系统互相作用,维持脑内兴奋性和抑制性状态的平衡,引起唤醒和焦虑。谷氨酸受体包括NMDA、AMPA和kainate受体,后两者被称为non2NMDA受体,均大量表达于DPAG区域(包括杏仁体,内侧下丘脑等) ,DPAG区与厌恶P防御行为的表达等相关。运用EPM模型试验发现,在DPAG区域微注射NMDA受体拮抗剂AP7 ,CNQX(AMPAPkainite拮抗剂和GDEE(非选择性谷氨酸拮抗剂) ,均可以增加OE % ,而不影响进入闭臂的次数,表现出选择性的抗焦虑作用。但它们
的作用也存在细微差别,如GDEE增加OT ,而同样剂量的CNQX则不影响OT。此外,Matheu 等，还发现DPAG区域在焦虑发生中起重要作用,因为CNQX和GDEE在DPAG区域外注射均没有作用。
2 单胺类- 五羟色胺( 52HT)
52HT广泛存在于与焦虑相关的脑区,特别是下丘脑膈区和杏仁核。作为一个高度复杂的系统,52HT受体至少包括7个家族,14 个亚型。其中分布于于黑质、苍白球和纹状体的52HT1A受体备受关注,有研究显示52HT1A受体激动剂的作用多样性可能取决于作用部位不同,其抗焦虑作用可能作用于脊核突触前受体,而作用于突触后受体则产生致焦虑反应。此外,52HT2c受体, 52HT3 受体,52HTT(52HT转运子)等均有参与焦虑发生的报道。
运用EPM模型发现52HT3A基因敲除小鼠OE ,OT及在开臂中运动距离均增加,显示焦虑减少,而52HT6 mRNA反义寡核苷酸AO则减少(OT) % ,但不影响两臂总进入次数和(OE) % , 52HTT(52HT转运子)基因敲除小鼠减少OT ,显示焦虑增加。在经典EPM的基础上,又相继建立了一系列改良模型,如高架T迷宫(ETM) ,高架圆形迷宫等。ZanoveliJM等发现高架T迷宫(ETM) 中,导水管周围灰质背侧核(DPAG) 区域给予52HT和52HT2BP2C受体激动剂MCPP可增加大鼠回避潜伏期,52HT1A受体激动剂82OH2DPAT作用相反,52HT2A受体激动剂DOI则没有作用,提示52HT1A和52HT2C受体产生对抑制性回避相反的调节作用。同时Mcpp还可抑制大鼠的单向逃跑,由于抑制性回避与GAD行为相关,而单向逃跑与PD行为相关,暗示背侧导水管灰质52HT同时参与了PD和GAD样反应。高架圆形迷宫中,Toth M
也报道52HT1A受体敲除小鼠进入开区的次数和在开区的时间的明显减少,与EPM结果相似。
在OFT中,52HT1A受体敲除小鼠,52HTT基因敲除小鼠中央区活动减少,趋触性增加,显示了与EPM结果一致的焦虑行为增加。此外,OFT也常用于动物的自主活动研究,与其他模型相辅用以判断抗焦虑或致焦虑作用的特异性,如52HT3A基因敲除、52HT6 mRNA反义寡核苷酸AO不影响小鼠在OFT中总运动或平均运动距离,与在EPM中显著作用比照,表明焦虑减少或增加与一般探究和自主活动无关。另一种经典焦虑模型明暗箱依据啮齿动物喜暗恶光和好探究的特点建立,是常用于筛选的简便易行的方法。有试验表明作用备受争议的52HT3受体拮抗剂只有在明暗箱中才显示稳定的抗焦虑作用,52HT3A基因敲除小鼠在明区时间显著增加,同时表现出与开臂的进入次数具有高度相关性,而52HTT基因敲除小鼠在明区的时间减少,呈现焦虑状态。社会群居试验(SI)实验改变光强和对活动区的熟悉度产生焦虑, 52HT6 mRNA反义寡核苷酸AO可增加大鼠的主动接触时间(SI),显示了抗焦虑作用。此外,在新奇事物试验中,52HT1A受体敲除小鼠对新奇事物的探究时间,探究活动和接近次数减少。S. Zhao等也发现在掩埋试验中52HTT2P2小鼠掩埋次数减少,进一步证实了表明52HT1A受体,52HTT参与焦虑反应。
